 |
Регуляция обмена веществ. Гормоны (химические посредники).
|
|
|
|
Регуляция обмена веществ. Гормоны (химические посредники).
План:
1. Виды коммуникации между клетками. Понятие о гормонах, клетках-мишенях и
рецепторах.
2. Классификация гормонов.
3. Синтез и секреция гормонов.
4. Механизм действия гормонов.
У человека существует 2 типа связи между тканями всех типов:
1. быстрая передача электрохимических сигналов нервной системы,
2. при помощи специальных веществ, выделяемых в кровь специализированными
тканями.
Существует несколько типов взаимодействия между клетками или тканями.
Если клетка выделяет биологически активные вещества, которые действуют на эту же
клетку - это аутокринная регуляция.
Если выделяемое вещество действует на соседние клетки, то это паракринная регуляция.
(Например, при воспалительных реакциях выделяются простогландины).
Если молекула биологически активного вещества выделяется в кровь и поступает к
тканям-мишеням - это способ функционирования эндокринной системы.
Если биологически активное вещество выделяется в кровь нервными клетками - это
способ функционирования нейроэндокринной системы.
Существуют специальные железы, секретирующие биологически активные вещества.
Гормоны - это биологически активные вещества, выделяемые специальными
эндокринными железами в ответ на специфические стимулы, которые секретируются в
кровь и доставляются к тканям-мишеням, которые имеют специфические белковые
молекулы-рецепторы к данному гормону, а рецепторы передают сигнал от первичного
посредника или гормона внутрь клетки.
Эндокринная железа секретирует небольшое количество гормона, которое разносится по
всему телу, но действует избирательно только на ткани-мишени.
|
|
|
Присоединение гормона к рецептору запускает каскад ферментативных реакций,
усиливающих эффект гормона (взаимодействуют 1 на 1 - 1с; в результате генерируются
сотни, тысячи реакций).
Классификация гормонов.
1. По химической структуре:
1) производные аминокислот,
2) стероидной природы,
3) пептидной или белковой природы,
4) простогландины (гормоны «местного действия» - производные арахидоновой
кислоты)
2. По механизму действия;
1) гормоны, имеющие рецепторы внутри клетки, то есть в цитоплазме или ядре - это
липофильные гормоны, легко проникают через мембрану, связываются со своими
рецепторами.
Гормон - рецепторный комплекс диффундирует в ядро, взаимодействует с хромотином и стимулирует синтез проматричной РНК, влияя на транскрипцию —> изменяет синтез белков (ферментов). Стероидные (рецепторы в цитоплазме), тиреоидные (тироксин) (рецепторы в ядре).
2) большинство имеют рецепторы на поверхности мембран, в клетку не проникают.
Гормоны передают сигнал внутрь клетки-мишени путем вторичного посредника.
Конечный эффект действия - изменение активности имеющихся ферментов путем
фосфорилирования и дефосфорилирования.
Вторичные посредники бывают: цАМФ, цГМФ, ионы Са1* фосфолипиды мембран.
3. По влиянию на организм:
1) гормоны, регулирующие обмен белков, жиров и углеводов: инсулин, глюкагон,
адреналин и кортикостероиды.
2) гормоны, регулирующие водно-солевой обмен: минералокортикоиды, альдостерон,
АДГ-вазопресин, предсердный Na-уретический пептид.
3) регулирующие обмен Са и Р: паратгормон, кальцитонин, витамин ДЗ гормон или
кальцитриол.
4) регулирующие обмен веществ, связанный с репродуктивной функцией (половые).
5) тропные гормоны, регулирующие деятельность эндокринных желез и выработку
в них гормонов.
6) тиреоидные гормоны, регулирующие основной обмен веществ.
|
|
|
Синтез и секреция гормонов.
Секреторная активность эндокринных тканей регулируется по принципу обратных отрицательных связей.
В клетке гормон, как правило, синтезируется в одной части и секретируется в противоположной. Особенности синтеза и упаковки гормона зависят от химической природы.
Белково-пептидные гормоны после синтеза упаковываются в секреторные гранулы и хранятся в них до поступления в них определенных сигналов (например, глюкагон). Белково-пептидные гормоны синтезируются на полирибосомах гранулярного эндоплазматического ретикулума, в котором и накапливаются. Из него поступают в свободные от полисом участки, которые называются переходными элементами, где от мембраны ЭПР отпочковываются пузырьки, содержащие продукты секреции. Эти пузырьки мигрируют к комплексу Гольджи, который на внутренней поверхности мембраны содержит ферменты, которые подвергают белки химической модификации (например, у инсулина вырезается фрагмент ГШЦ, в результате чего синтезированный прогормон активируется).
Далее из будущих секреторных пузырьков осмотическим путем удаляется вода —*
концентрация белка в гормоне увеличивается в 20-30 раз, образуются зрелые
секреторные пузырьки, они подходят к ЦМ и остаются здесь до поступления сигнала,
под действием которого содержимое пузырьков высвобождается экзоцитозом. Гормон
удерживается в гранулах разными способами. Гормоны с большой молекулярной массой
(белковые) удерживаются благодаря размерам.
Гормоны небольшой молекулярной массы удерживаются в секреторных пузырьках
благодаря соединению с другими веществами (например, окситацин и АДГ
удерживаются нейрофизином 1 и 2).
Стероидные гормоны синтезируются в диффузной молекулярной форме, т. е. не
упакованные сразу же после их синтеза.
Гормоны щитовидной железы могут храниться в фолликулах месяцами.
Поступив в кровоток и осуществив свой эффект, гормоны разрушаются, как правило, в
печени.
Гидрофобные гормоны (стероидной природы или гормоны щитовидной железы)
переносятся кровью в комплексе с транспортными белками и до отделения от белка
остаются неактивными.
Механизм действия гормонов
белково-пептидной природы через вторичных посредников.
|
|
|
Согласно гипотезе молекула гормона взаимодействует со специфическим рецептором, выступающим на поверхности (ЦМ) клетки-мишени - это вызывает конформационные изменения рецептора, что приводит к аллостерической активации фермента -аденилатциклазы (АЦ), который катализирует образование вторичного посредника цАМФ. В ответ на взаимодействие одной молекулы гормона с рецептором синтезируются сотни молекул вторичных посредников — цАМФ, т. е. происходит усиление сигнала от гормона. Каскад с цАМФ
Сигнал от первого посредника (гормона) передается через мембрану внутрь клетки посредством трех встроенных в мембрану белков: рецептора, G-белка, аденилатциклазы (АЦ) (аллостерический фермент, активный центр обращен в цитоплазму). G-белок - его активность зависит от ГТФ.
Гормон взаимодействует с рецептором на поверхности мембраны, образуя гормон -рецепторный комплекс. Сигнал от Г-Р комплекса передается на G-белок, в результате чего он отсоединяет от себя ГДФ и присоединяет ГТФ, он активируется. Может активировать другой мембранно-встроенный белок аденилатциклазу. G-белок активен до тех пор пока не произойдет гидролиз ГТФ, после этого он инактивируется и прекращает активность АЦ. —» его функция: преобразование и передача сигнала от гормона. Существует 2 типа G-белка:
1. активизирующий АЦ;
2. ингибирующий АЦ.
Активированная аденилатциклаза катализирует реакцию образования цАТФ из большого количества АТФ. Реакция идет с высокой скоростью, благодаря значительному снижению свободной энергии, поскольку АТФ превращается в бедную энергией цАМФ. Причем цАМФ образуется сотни.
Таким образом, произошло первое усиление сигнала. На каждую молекулу гормона вырабатывается сотни цАМФ (второго посредника).
|
|
|
